氢能专利库

本发明涉及电解水制氢技术领域，利用简便且工业兼容的水热合成法策略，提供了一种铁掺杂的碳纳米管(CNTs)催化材料，以及材料的电催化应用。本创新技术可以快速，简单的将廉价的碳纳米管转化为高活性、高稳定性的析氧催化剂。这种催化材料不仅具有优异的OER(析氧反应)，而且其制备工艺简单，适合工业上大规模的制备和应用。

本发明涉及电解水制氢技术领域，利用简便且工业兼容的燃烧法策略，提供了一种镍/铁掺杂的碳纳米管(CNTs)催化材料，以及材料的电催化应用。本创新技术可以快速，简单的将廉价的碳纳米管转化为高活性、高稳定性的析氧催化剂。这种催化材料不仅具有优异的OER(析氧反应)，而且其制备工艺简单，适合工业上大规模的制备和应用。

本发明涉及电解水制氢技术领域，利用简便的熔盐合成法策略，提供了一种镍/铁修饰的商业金属泡沫铜材料，以及材料的电催化应用。本创新技术可以快速，简单的将廉价的商业金属泡沫铜转化为高活性、高稳定性的析氧催化剂。这种催化材料不仅具有优异的OER(析氧反应)，而且其制备工艺简单，适合工业上大规模的制备和应用。

本发明公开了电催化SOR辅助电解海水制氢的材料及其制备方法和系统，属于电催化析氢领域，所述方法包括如下步骤：S1、将Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、CO(NH2)2和NH4F溶于去离子水，超声处理至粉末完全溶解；S2、然后将获得的溶液和泡沫镍转移到高压反应釜中，放至烘箱加热反应；S3、溶液自然冷却后，将获得的电极用去离子水洗涤，然后放置在真空烘箱烘干，得的电极记录为CoNi/NF；S4、将制备好的CoNi/NF和次亚磷酸钠放置在瓷坩埚中的不同侧面；随后，将瓷坩埚放入管式炉中，含有次亚磷酸钠的一侧朝向管式炉的氩气入口处，然后在氩气气氛中将管式炉从室温升到350℃并保温；获得电催化SOR辅助电解海水制氢的材料CoNiP/NF，解决了现有技术存在的催化活性低、稳定性差以及有毒硫化物回收的问题。

本发明属于电化学制氢技术领域，提供了一种镍钼催化材料及其制备方法、以及在电解水制氢方面的应用。本发明提供的镍钼催化材料，其表面片状晶体与基底紧密结合，显著解决了OER催化剂合成过程中催化剂结构不稳定、易脱落等问题。

本发明涉及电解水制氢技术领域，通过操作简单的液相法合成一种铂参杂的双功能镍铁基催化材料，以及材料在电催化制氢上的应用。该自支撑材料以商业泡沫镍铁为基底，以含铂的盐酸溶液为处理液，在低温下浸泡后，取出样品，再经后处理得到。这种自支撑催化材料不仅具有优异的OER(析氧反应)，HER(析氢反应)性能，而且其制备工艺简单(避免高温高压，在常温常压下快速反应)，适合工业上大规模的制备和应用。

本发明公开了一种铌基氧化物复合氢化镁储氢材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将铌粉和碱性溶液混合，通过水热法合成铌基氧化物前驱体，反应温度为180‑240℃；S2，采用煅烧法使所述铌基氧化物前驱体脱水分解，再离心、洗涤和干燥，得到针状、块状混合形貌或立方体状形貌的铌基氧化物催化剂；S3，将所述铌基氧化物催化剂以3wt％‑9wt％的重量百分比添加到氢化镁粉末中混合球磨，得到铌基氧化物复合氢化镁储氢材料；还公开了一种采用上述制备方法制成的铌基氧化物复合氢化镁储氢材料。本发明制得的储氢材料提升了吸放氢速率，还具备良好的长期循环稳定性，在高温下使用更安全；同时储氢材料的合成路线简单，原料简单易得。

本发明旨在利用咸水(天然海水)进行电解制氢。由于咸水中氯离子的浓度较高，这会在阳极引发显著的析氯反应(ClOR)，从而大幅降低电解的效率。此外，氯离子的腐蚀性会对阳极催化剂造成损害，导致其性能迅速下降。为了解决这一问题，本发明提出了一种新的电解液配方，通过向电解液中添加偏硅酸根阴离子，以减缓氯离子对阳极材料的腐蚀，从而延长阳极材料在海水氢气生产系统中的使用寿命。

本发明涉及电化学制氢领域，利用工业兼容的热化学法将含有草酸，氯化铬，硝酸锂的水溶液置于烘箱中加热，待温度恒定后，将洁净的商业金属泡沫镍钼静置于上述溶液中反应得到自支撑催化材料，该催化剂表面被方形颗粒覆盖，且方形颗粒之间存在若干间隙。这种结构有效的增大了催化材料的表面积，使更多活性位点暴露，导致该催化材料具有优异的OER催化活性。

本发明涉及电解制氢技术领域，利用简便且工业兼容的电沉积策略，提供了一种具有金属硫化物/金属氢氧化物异质结构的自支撑纳米催化材料，以及材料的电催化应用。该自支撑催化材料，以商业泡沫铁为基底材料，经氯化钠浸泡腐蚀后，以含钴、硫的乙醇‑水溶液为电解液，在室温条件下，利用标准三电极系统，以氯化钠浸泡腐蚀后的商业泡沫铁为工作电极，通过计时电流技术(‑0.9V vs.Hg/HgO)对其进行电沉积处理，再经后续处理得到。本创新技术利用氯化钠腐蚀在商业泡沫铁表面形成金属氢氧化物，随后利用电沉积使钴，硫与金属氢氧化物紧密结合，形成具有异质结构且多孔的金属硫化物/金属氢氧化物纳米花。该结构可以显著提高催化剂的OER活性。并有效解决现有OER电催化剂反应活性相暴露少，配位结构弱，结构不稳定且活性相易脱落等问题。

本发明涉及电解制氢技术领域，利用简便且工业兼容的电化学腐蚀策略，提供了一种硫修饰的金属氧(氢氧)化物自支撑纳米催化材料，以及材料的电催化应用。该自支撑催化材料以含硫源的氯化钠溶液为电解液，利用氯离子腐蚀为工具，在标准的三电极配置下，以商业泡沫镍铁为阳极，通过CV技术(电压窗口为0‑1V vs.Hg/HgO)对其进行处理，再经后处理得到。经过电化学腐蚀后，被硫化的纳米球均匀组装在商业金属基底表面。本创新技术可以快速，简单的将廉价的商业金属泡沫基底转化为高活性、高稳定性的析氧催化剂。由于氯离子直接刻蚀金属支架，硫功能化的金属氧(氢氧)化物纳米球与商业金属泡沫基底紧密结合。这种纳米球均匀且紧密阵列在商业基底泡沫，可有效解决现有OER电催化剂中存在的反应活性相暴露少，配位结构低，催化性能差，活性物质脱落导致的性能衰减等问题。由于阳极对阴离子具有强吸附效应，电化学腐蚀法可拓展到含硫源，硼源，磷源等多种负载源‑氯化钠溶液体系，以制备硫修饰的金属氧(氢氧)化物自支撑纳米催化材料。

本发明提供一种用于电催化合成乙酸和高效析氢的镍钴氧化物纳米颗粒的简单方法，合成过程包括以下步骤：(1)将氯化镍和氯化钴作为镍源和钴源分别按化学计量数之比1：0、2：1、1：2和0：1共5毫摩尔加入到30毫升去离子水中，超声10分钟,继续加入300毫克尿素，得到均质透明溶液；(2)将所得混合溶液放入水热釜，在130摄氏度下反应8小时；(3)将反应结束后的浊液倒入离心管，7000转离心洗涤5分钟，反复4次；(4)将固体沉淀放入真空干燥箱中60摄氏度干燥过夜，得到氧化物前驱体；(5)将前驱体粉末放入坩埚中，350摄氏度高温煅烧2小时，冷却后即得到镍钴氧化物纳米颗粒；(6)通过改变镍钴前驱体的比例，可调整镍钴氧化物纳米颗粒的化学计量数之比。本方法所制备的纳米材料形貌均一，且镍钴化学计量数之比可调，具有优异的乙醇电催化和耦合析氢性质，为非贵金属化合物作为电催化剂绿色高价值耦合析氢反应提供了新的方案。

本发明公开了一种甲酸盐燃料电池电极及其制备方法和应用，采用水热法和电沉积法合成了甲酸盐燃料电池电极。本发明制备的燃料电池电极能在碱性条件下将甲酸盐直接氧化为CO2，从而将甲酸盐的化学能转化为电能。并且该电极具有稳定的纳米线状和间隙结构，并附着有Pd纳米颗粒和/或嵌入的Pd纳米团簇颗粒，从而为甲酸盐氧化反应提供了丰富的反应活性位点；本发明提供了一种“协同解毒”策略解决Pt、Pd氢中毒(Pd/Pt‑Had)问题，提升阳极甲酸盐氧化电极的使用寿命。即采用泡沫钛表面TiO2和CuFe2O4产生高氧化活性的*OH协同氧化Pd/Pt‑Had释放Pt和Pd活性位。因此，本发明制备的甲酸盐燃料电池电极在甲醇氧化反应过程中具有优异的甲酸氧化稳定性以及甲酸氧化效率。

本发明公开了非晶硫化钴电极及在硫离子氧化辅助制氢中的应用，所述非晶硫化钴电极通过以下方法制备：(1)将Co(NO)3和CO·(NH)2溶解在水中，将泡沫镍NF浸入溶液中，进行水热反应，得到负载碱式碳酸钴的泡沫镍Co‑C/NF；(2)以负载碱式碳酸钴的泡沫镍Co‑C/NF为工作电极，构建三电极体系，在包括NaOH和Na2S电解质溶液中进行恒电位活化处理，电化学活化后得到非晶硫化钴Co‑S/NF电极；在不对称酸碱耦合电解系统中组装Co‑S/NF作为阴极催化电极时，制氢能耗显着降低，可以在制氢过程中产生额外的电能用于制硫；该工作对钴基材料在SOR催化过程中的原位转移过程以及不对称酸碱耦合电解质对电化学制氢的影响提供了独到的见解，为进一步研究规模化廉价制氢提供了重要推动力。

等离子体协同金属氧化物催化氨分解制氢设备，包括氨气瓶、质量流量计、热电偶、催化剂、等离子体电源设备、示波器、石英管反应器、在线气相色谱仪，所述氨气瓶排气口和质量流量计的进气口连接，质量流量计的排气口和石英管反应器的进气口连接；石英管反应器的进气口侧绝缘安装有接线桩，接线桩的外侧端及反应器的低压电极、示波器的检测端口和等离子体电源设备的电源输出端分别电连接；等离子体协同金属氧化物催化氨分解制氢设备的实验方法，包括五个步骤。本发明便于搭建，能实现氨气到氢气的转化，无需外部加热，大幅降低了传统热催化能耗，降低了成本，能提高制氢能效，无COx污染，延伸到实际生产，适合在极端条件下制氢反应或军工行业使用。

本发明提供了一种水解制氢催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的制备方法包括以下步骤：将钴盐、铁盐、CO(NH2)2、NH4F和水混合后进行水热反应，待反应结束后取出反应产物，洗涤、干燥，得前驱体，然后对前驱体进行煅烧、研磨，制得Co2FeO4水解制氢催化剂。该催化剂具有花状结构和较大的比表面积，可以暴露更多的活性位点，可有效解决现有的催化剂存在的催化活性低的问题。

本发明公开了一种燃料电池电极及其制备方法和应用，本发明中采用两步水热法合成了燃料电池电极。本发明制备的燃料电池电极能在碱性条件下将甲醇直接氧化为CO2和H2O，从而将甲醇的化学能转化为电能。并且该电极具有稳定的三维空间结构和间隙结构，并附着有Pd纳米颗粒和/或嵌入的Pd纳米团簇颗粒，从而为甲醇氧化反应提供了丰富的反应活性位点；此外，该电极能促使水分解产生丰富的活性羟基自由基，从而促进反应中间产物COads被氧化为CO2，可以避免电极中的Pd被COads毒化；因此，本发明制备的燃料电池电极在甲醇氧化反应过程中具有优异的甲醇氧化稳定性以及甲醇氧化效率。